(57)【要約】【課題】「装着時の耳への不快感」、「周囲への音漏れ」、「外来ノイズ」のすべての問題を解消した身体装着型スピーカを提供することを課題とする。また、前記を備え、かつ、従来技術よりも優れたノイズキャンセル効果を発揮する身体装着型スピーカを提供することを課題とする。【解決手段】装着者の耳と接することなく身体に装着可能なスピーカであって、かつ、指向性を有するスピーカであり、かつ、ノイズキャンセリング機能を備えた身体装着型指向性スピーカを提供する。【選択図】          図２
2010050532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装着者の耳との間の外部開放空間を保つように装着可能な身体装着型指向性スピーカであって、
外来ノイズを収集して外来ノイズデータを取得するための外来ノイズ入力部と、
前記外来ノイズ入力部で取得した外来ノイズデータと、再生音データとから、外来ノイズをキャンセルし、かつ、指向性を有する音声出力のための合成音データを生成する合成音データ生成部と、
前記合成音データ生成部で生成された合成音データに基づき音声を出力する音声出力部と、
を有する身体装着型指向性スピーカ。
【請求項２】
前記合成音データ生成部は、外部開放空間の大きさに応じて、キャンセルすべき外来ノイズのノイズレベルを調節するキャンセルノイズレベル調節手段を有する請求項１に記載の身体装着型指向性スピーカ。
【請求項３】
前記合成音データ生成部は、外部開放空間の大きさに応じて、音声出力部から出力された音声の外漏れを調整するために指向性を調節する指向性調節手段を有する請求項１又は２に記載の身体装着型指向性スピーカ。
【請求項４】
前記合成音データ生成部は、外部開放空間の大きさに応じて、音声出力部から出力された音声の復調距離が所定となるように合成音データを調節する復調距離調節手段を有する請求項１から３のいずれか一に記載の身体装着型指向性スピーカ。
【請求項５】
装着者の耳との間の外部開放空間の大きさを測定し、測定した外部開放空間の大きさを調節手段に出力する空間距離測定部と、をさらに有する請求項２から４のいずれか一に記載の身体装着型指向性スピーカ。
【請求項６】
音声出力部から出力された音声の反射音を検知する反射音検知部と、
検知された反射音データに基づいて外部開放空間の大きさを演算して調節手段に出力する演算出力部と、をさらに有する請求項２から４のいずれか一に記載の身体装着型指向性スピーカ。
【請求項７】
装着者の耳との間の外部開放空間を保つように装着可能な身体装着型指向性スピーカの動作方法であって、
外来ノイズ入力部を利用して外来ノイズを収集して、外来ノイズデータを取得する外来ノイズデータ取得ステップと、
外来ノイズデータ取得ステップで取得した外来ノイズデータと、再生音データとから、外来ノイズをキャンセルし、かつ、指向性を有する音声出力のための合成音データを生成する合成音データ生成ステップと、
生成した合成音データに基づき音声を出力する音声出力ステップと、
を有する身体装着型指向性スピーカの動作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、身体に装着して使用するスピーカに関する。
【背景技術】
【０００２】
身体に装着して利用するスピーカ（以下、「身体装着型スピーカ」という）がある。このような身体装着型スピーカとしては、ヘッドフォンがよく知られており、例えば、耳に差し込んで装着し利用するものや、両耳を覆うように装着して利用するものなどがある。これらは、個人的に音楽を聞くためなどに利用されたりする。
【０００３】
ここで、従来の身体装着型スピーカには、以下のような問題点がある。
【０００４】
例えば、耳に差し込んで装着し利用するタイプの場合、身体装着型スピーカを、身体装着型スピーカと外耳との接点で固定（装着）するので、長時間利用すると、前記接点に痛みを生じたりする（「装着時の耳への不快感」）。また、身体装着型スピーカは個人的に音楽などを楽しむために利用されるものであるが、スピーカの音量を大きくし過ぎると、スピーカから発せられる音が利用者以外の周囲の人間に聞こえる場合がある。当該音は、周囲の人間にとってはノイズであり、周囲の人間は不快な思いになったりする（「周囲への音漏れ」）。しかし、スピーカの音量を小さくし過ぎると、スピーカから発せられる音以外の外界音が利用者に聞こえてしまい、利用者は十分に音楽などを楽しむことができなくなる（「外来ノイズ」）。
【０００５】
前記問題は、構造の違いにより多少の差異はあるものの、両耳を覆うように装着して利用するタイプの場合にも存する。例えば、両耳を覆うように装着するので、長時間利用すると、耳が蒸れたり、身体装着型スピーカと身体（耳およびその周辺）との接点に痛みを生じたりする（「装着時の耳への不快感」）。また、スピーカの音量を大きくし過ぎると、音漏れにより、周囲の人間に不快な思いをさせてしまい（「周囲への音漏れ」）、スピーカの音量を小さくし過ぎると、外界音が利用者に聞こえてしまい、利用者は十分に音楽などを楽しむことができない（「外来ノイズ」）。
【０００６】
そこで、前記問題点のうち、「装着時の耳への不快感」と「周囲への音漏れ」を解決したスピーカとして、特許文献１のようなものがある。特許文献１に記載のスピーカは、外界音を積極的に利用者の耳に取り入れるために、スピーカと利用者の耳との間に開放空間を形成するように装着可能であって、指向性を備えたスピーカである。特許文献１に記載のスピーカは、装着時の耳への不快感を解消することを目的としてなされたものではないが、スピーカと利用者の耳との間に開放空間を形成するように装着可能に構成されているので、結果として、装着時の耳への不快感を解消している。また、指向性を備えているので、周囲への音漏れを防止することもできる。しかしながら、特許文献１のスピーカは、その発明の目的がスピーカ音と外界音の両方を聞くことが可能なスピーカを提供することであるので、「外来ノイズ」の問題を解消可能には構成されていない。
【０００７】
その他、前記問題点のうち、「外来ノイズ」の問題を解消するため、いわゆる「ノイズキャンセリング機能」を備えた身体装着型スピーカが知られている。ノイズキャンセリング機能とは、身体体装着型スピーカに外界音を収集するためのマイクを備えておき、前記マイクで収集した外界音と逆位相の音を発生することで、外界音を打ち消すというものである。当該機能により、外来ノイズを大幅に軽減することができる。
【０００８】
ここで、前記特許文献１に記載の技術と「ノイズキャンセリング機能」の技術を組み合わせることで、「装着時の耳への不快感」、「周囲への音漏れ」、「外来ノイズ」の問題をすべて解消できるようにも思われる。しかしながら、ノイズキャンセリング機能により外来ノイズを効果的に打ち消すには、装着者の耳に到達する外来ノイズと、装着者の耳に到達する逆位相の音との音圧などが可能な限り同等である必要があるところ、逆位相の音を出力するスピーカと装着者の耳との間に開放空間が形成される場合には、その開放空間の大きさを考慮して、出力する逆位相の音を適切に調節する必要がある。また、身体装着型指向スピーカの装着の仕方により、開放空間の大きさが変動する可能性も十分考えられるので、装着の仕方により変動する開放空間の大きさに応じて、出力する逆位相の音を適切に調節する必要もある。すなわち、単に前記特許文献１に記載の技術と「ノイズキャンセリング機能」の技術を組み合わせるだけでは、「装着時の耳への不快感」、「周囲への音漏れ」、「外来ノイズ」の問題をすべて解消した身体装着型指向性スピーカを実現することはできない。
【０００９】
また、従来の「ノイズキャンセリング機能」を備えた身体装着型スピーカは、「耳に差し込んで装着し利用するもの」、「両耳を覆うように装着して利用するもの」のいずれにおいても、外界音を収集するためのマイクを設置する位置の制限から、マイクで収集した外界音と、利用者の耳に到達する外界音（ノイズ）が必ずしも一致しないという事態が生じうる。かかる場合、マイクで収集した外界音を基に生成した、外来ノイズを打ち消すための音（逆位相の音）では、必ずしも十分に、利用者の耳に到達する外来ノイズを打ち消すことはできないという問題もあった。
【特許文献１】特開２００２−５８０８５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来は、「装着時の耳への不快感」、「周囲への音漏れ」、「外部ノイズ」のすべての問題を解消した身体装着型スピーカは存在しなかった。そこで、本発明では、「装着時の耳への不快感」、「周囲への音漏れ」、「外来ノイズ」のすべての問題を解消した身体装着型スピーカを提供することを課題とする。また、前記を備え、かつ、従来技術よりも優れたノイズキャンセル効果を発揮する身体装着型スピーカを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するための手段として、以下のような発明などを提供する。
【００１２】
第一発明では、装着者の耳との間の外部開放空間を保つように装着可能な身体装着型指向性スピーカであって、外来ノイズを収集して外来ノイズデータを取得するための外来ノイズ入力部と、前記外来ノイズ入力部で取得した外来ノイズデータと、再生音データとから、外来ノイズをキャンセルし、かつ、指向性を有する音声出力のための合成音データを生成する合成音データ生成部と、前記合成音データ生成部で生成された音声データに基づき音声を出力する音声出力部と、を有する身体装着型指向性スピーカを提供する。
【００１３】
第二発明では、第一発明を基本とし、さらに、前記合成音データ生成部は、外部開放空間の大きさに応じて、キャンセルすべき外来ノイズのノイズレベルを調節するキャンセルノイズレベル調節手段を有する身体装着型指向性スピーカを提供する。
【００１４】
第三発明では、第一発明または第二発明を基本とし、さらに、前記合成音データ生成部は、外部開放空間の大きさに応じて、音声出力部から出力された音声の外漏れを調整するために指向性を調節する指向性調節手段を有する身体装着型指向性スピーカを提供する。
【００１５】
第四発明では、第一発明から第三発明のいずれか一を基本とし、さらに、前記合成音データ生成部は、外部開放空間の大きさに応じて、音声出力部から出力された音声の復調距離が所定となるように合成音データを調節する復調距離調節手段を有する身体装着型指向性スピーカを提供する。
【００１６】
第五発明では、第二発明から第四発明のいずれか一を基本とし、さらに、装着者の耳との間の外部開放空間の大きさを測定し、測定した外部開放空間の大きさを調節手段に出力する空間距離測定部と、を有する身体装着型指向性スピーカを提供する。
【００１７】
第六発明では、第二発明から第四発明のいずれか一を基本とし、さらに、音声出力部から出力された音声の反射音を検知する反射音検知部と、検知された反射音データに基づいて外部開放空間の大きさを演算して調節手段に出力する演算出力部と、を有する身体装着型指向性スピーカを提供する。
【００１８】
第七発明では、装着者の耳との間の外部開放空間を保つように装着可能な身体装着型指向性スピーカの動作方法であって、外来ノイズ入力部を利用して外来ノイズを収集して、外来ノイズデータを取得する外来ノイズデータ取得ステップと、外来ノイズデータ取得ステップで取得した外来ノイズデータと、再生音データとから、外来ノイズをキャンセルし、かつ、指向性を有する音声出力のための合成音データを生成する合成音データ生成ステップと、生成した合成音データに基づき音声を出力する音声出力ステップを有する身体装着型指向性スピーカの動作方法を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の身体装着型スピーカにより、利用者は、長時間装着して使用しても耳への不快感がなく、また、音漏れによる周囲への迷惑を気にする必要がなく、また、周囲からの外来ノイズの影響で、スピーカから発せられた音を十分に聞きとることができないという不都合が生じることなく、スピーカから発せられた音楽などを楽しむことが可能となる。
【００２０】
また、従来の「外来ノイズをキャンセルする身体装着型スピーカ」に比べて、優れたノイズキャンセル効果を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明の実施例を説明する。実施例と請求項の相互の関係は、以下のとおりである。実施形態１は主に請求項１、７などに関し、実施形態２は主に請求項２などに関し、実施形態３は主に請求項３などに関し、実施形態４は主に請求項４などに関し、実施形態５は主に請求項５などに関し、実施形態６は主に請求項６などに関する。なお、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、様々な態様で実施しうる。
<実施形態１の概要>
【００２２】
本実施形態の身体装着型指向性スピーカの概要を、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態の身体装着型指向性スピーカの特徴的部分を分かりやすく示した概念図である。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態の身体装着型指向性スピーカ（０１０１）は、装着者の耳（０１０２）との間に外部開放空間（０１０３：破線で示す）を保つように装着可能である。当該構造により、装着時の耳への不快感を解消している。
【００２４】
また、本実施形態の身体装着型指向性スピーカ（０１０１）は、超音波を利用してビーム状の音場を形成するように音声データを出力可能に構成し、周囲への音漏れの問題を解消している（図示せず）。
【００２５】
さらに、本実施形態の身体装着型指向性スピーカ（０１０１）は、外界音を収集するためのマイク（０１０４）を備えておき、当該マイクを用いて収集した外界音データと逆位相のデータを生成して出力するノイズキャンセリング機能を備えている。そして、本実施形態の身体装着型指向性スピーカ（０１０１）は、装着者の耳（０１０２）との間に外部開放空間（０１０３）を保っているので、マイク（０１０４）で収集する外界音と、装着者の耳（０１０２）に到達する外来ノイズ（外界音）は、限りなく同等の音となる。その結果、マイク（０１０４）で収集した外界音のデータを基に生成した逆位相の音声データを、装着者の耳へ向けて出力することで、装着者の耳に到達する外来ノイズ（外界音）を効果的に打ち消すことが可能となる。
【００２６】
このように、本実施形態の身体装着型指向性スピーカは、「装着時の耳への不快感」、「周囲への音漏れ」、「外来ノイズ」のすべての問題を解決し、かつ、従来よりも優れた外来ノイズのキャンセル効果を備えたものである。
<実施形態１の機能的構成>
【００２７】
本実施形態の身体装着型指向性スピーカの機能ブロックの一例を図２に示す。図２に示すように、本実施形態の「身体装着型指向性スピーカ」（０２００）は、「外来ノイズ入力部」（０２０１）と、「合成音データ生成部」（０２０２）と、「音声出力部」（０２０３）と、を有する。
【００２８】
ここで、本装置の機能ブロックは、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアおよびソフトウェアの両方として実現され得る。具体的には、コンピュータを利用するものであれば、ＣＰＵやＲＡＭ、バス、あるいは二次記憶装置（ハードディスクや不揮発性メモリ、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭなどの記憶メディアとそれらメディアの読取ドライブなど）、印刷機器や表示装置、その他の外部周辺装置などのハードウェア構成部やその外部周辺機器用のＩ／Ｏポート、それらハードウェアを制御するためのドライバプログラムやその他アプリケーションプログラム、情報入力に利用されるユーザインターフェイスなどが挙げられる。
【００２９】
またこれらハードウェアやソフトウェアは、ＲＡＭ上に展開したプログラムをＣＰＵで演算処理したり、メモリやハードディスク上に保持されているデータや、インターフェイスを介して入力されたデータなどを加工、蓄積、出力処理したり、あるいは各ハードウェア構成部の制御を行ったりするために利用される。また、この発明は装置として実現できるのみでなく、方法としても実現可能である。また、このような発明の一部をソフトウェアとして構成することができる。さらに、そのようなソフトウェアをコンピュータに実行させるために用いるソフトウェア製品、および同製品を記憶媒体に固定した記憶媒体も、当然にこの発明の技術的な範囲に含まれる（本明細書の全体を通じて同様である）。
【００３０】
以下、本実施形態の「身体装着型指向性スピーカ」（０２００）と、「外来ノイズ入力部」（０２０１）と、「合成音データ生成部」（０２０２）と、「音声出力部」（０２０３）の機能的構成について詳細に説明する。
【００３１】
「身体装着型指向性スピーカ」（０２００）は、利用者の身体に装着して使用されるスピーカであって、装着者の耳との間の外部開放空間を保つように装着可能に構成されている。「指向性スピーカ」とは、オーディオ装置、携帯電話、パソコン、ＴＶ、ＤＶＤプレーヤなどの機器から出力された音声データ（電気信号）を、有線／無線の通信により受信し、受信した音声データ（電気信号）を特定の方向への指向性が高い音響振動に変換して出力する機器である（以下、前記オーディオ装置などから受信した音声データ（電気信号）を「再生音データ」という。）。
【００３２】
前記「指向性」を実現する手段としては、搬送波として超音波（約２０ｋＨｚ以上の音響振動）を利用し、ビーム上の音場を形成する超指向性スピーカの技術を利用することができる。超指向性スピーカは、搬送波（超音波）を音声データ（再生音データなど）で振幅変調し、振幅変調した変調波を空気中に放射するというものである。空気中に放射された変調波は、空気の非線形性により元の音声データ（再生音データなど）に自己復調し、利用者の耳に到達する。なお、当該技術は従来技術であるので、ここでの詳細な説明は省略する。
【００３３】
ここで、「装着者の耳との間の外部開放空間を保つように装着」とは、図１に示すように、装着者の耳（０１０２）と身体装着型指向性スピーカ（０１０１）とが接することなく身体装着型指向性スピーカ（０１０１）を装着することである。その結果、装着時には、装着者の耳（０１０２）と身体装着型指向性スピーカ（０１０１）との間に、外部開放空間（０１０３）が保たれることとなる。前記のような装着を実現する手段としては、例えば、図３（Ａ）のように、帽子やヘルメットに、装着者の耳と接触しないようにスピーカ（０３０１）を付与したようなものでもよい。または、図３（Ｂ）のように、メガネやサングラスのつるに、装着者の耳と接触しないようにスピーカ（０３０１）を付与したようなものでもよい。これらのスピーカ（０３０１）は、市販の帽子やメガネなどに取り付け可能に構成されていてもよい。また、図では、片耳分のスピーカ（０３０１）を示しているが、当然に、両耳分のスピーカを付与してもよい。
【００３４】
なお、図３（Ａ）、（Ｂ）はあくまで一例であり、装着者の耳とスピーカの間の外部開放空間を保つように、利用者の身体に装着できる身体装着型指向性スピーカであれば、その他の構成であってもよい。このように構成することで、本実施形態の身体装着型指向性スピーカは、装着時の耳への不快感を解消している。また、このように構成することで、従来品より優れたノイズキャンセル効果を実現している。その詳細については、以下で説明する。
【００３５】
「外来ノイズ入力部」（０２０１）は、外来ノイズを収集して外来ノイズデータを取得するように構成されている。「外来ノイズ」とは、身体装着型指向性スピーカが装着者に対して出力する再生音以外の音声で、装着者の耳に到達するあらゆる音声が該当する。外来ノイズ入力部（０２０１）は、前記のような外来ノイズの収集を、マイクを利用して実現することができる。なお、身体装着型指向性スピーカにマイクを設置する位置としては、身体装着型指向性スピーカが装着者に対して出力した再生音を収集しない位置であれば、特段制限されない。例えば、図１に示すように、再生音を放射する向きと、反対側に備えてもよい。外来ノイズ入力部（０２０１）は、マイクで収集した外来ノイズを、Ａ／Ｄ変換器によりデジタルデータに変換し、外来ノイズデータとして取得する。
【００３６】
「合成音データ生成部」（０２０２）は、外来ノイズ入力部（０２０１）で取得した外来ノイズデータと、再生音データとから、外来ノイズをキャンセルし、かつ、指向性を有する合成音データを生成するよう構成されている。具体的には、図４に示すように、合成音データ生成部（０２０２）は、外来ノイズ入力部（０２０１）から外来ノイズデータを取得すると、取得した外来ノイズデータの逆位相の音声データ（以下、「逆位相データ」という）を生成する。そして、生成した逆位相データと、オーディオ装置などから受信した再生音データとを合成する。その後、搬送波（超音波）を、合成した音声データで振幅変調する。そして、Ｄ／Ａ変換器によりアナログデータに変換した後、前記変調波をアンプで増幅して、合成音データを生成する。なお、アンプで増幅した後に、Ｄ／Ａ変換器によりアナログデータに変換してもよい。
【００３７】
合成音データ生成部（０２０２）の前記のような処理の内、外来ノイズデータの逆位相のデータを生成する処理、生成した逆位相データとオーディオ装置などから受信した再生音データを合成する処理、搬送波（超音波）を合成した音声データで振幅変調する処理については、例えば、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を用いることで実現してもよい。また、合成音データ生成部（０２０２）は、前記のような処理を、アナログデータにより行うことが可能に構成してもよい。
【００３８】
また、合成音データ生成部（０２０２）は、オーディオ装置などから再生音データを受信していない場合には、外来ノイズデータの逆位相データのみを利用して搬送波（超音波）を振幅変調し、Ｄ／Ａ変換器によるアナログ変換、アンプによる増幅をしてもよい。かかる場合、以下で説明する「音声出力部」（０２０３）は、ノイズをキャンセルする音声のみを出力することとなる。
【００３９】
ここで、合成音データ生成部（０２０２）は、逆位相データをそのまま再生音データと合成するのでなく、逆位相データの周波数特性を変更した後、再生音データと合成することができるように構成してもよい。このように構成すると、外来ノイズ入力部（０２０１）で収集した外来ノイズのすべてを一律にキャンセルするだけでなく、特定の周波数帯域の音声はキャンセルせず、特定の周波数帯域の音声のみをキャンセルすることなどが可能となる。なお、前記機能は、イコライザ−を備えることで実現できる。
【００４０】
「音声出力部」（０２０３）は、合成音データ生成部で生成された合成音データに基づき、音声を出力するよう構成されている。すなわち、合成音データを超音波に変換して空気中に放射する。音声出力部の機能は、従来技術により実現可能であるので、ここでの詳細な説明は省略する。
【００４１】
ここで、本実施形態の身体装着型指向性スピーカと、従来のノイズキャンセル機能を有する身体装着型スピーカとの相違点を、図５（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。図５（Ａ）、（Ｂ）は、身体装着型スピーカ装着時の「耳の一部」と「スピーカの一部」の関係を簡易的に示した概念図である。図５（Ａ）は、従来のノイズキャンセル機能を有する身体装着型スピーカを装着している様子、図５（Ｂ）は、本実施形態の身体装着型指向性スピーカを装着している様子を示している。
【００４２】
従来のノイズキャンセル機能を有する身体装着型スピーカの場合、図５（Ａ）に示すように、スピーカで耳穴を塞ぐように装着するので、マイクで収集した外界音と、実際に装着者の耳に届く外界音（外来ノイズ）は、必ずしも一致しない。かかる場合、マイクで収集した外界音の逆位相の音データでは、外来ノイズを十分に消去することができない。
【００４３】
一方、本実施形態の身体装着型指向性スピーカの場合、図５（Ｂ）に示すように、耳穴を塞がず装着するので、マイクで収集した外界音と、実際に装着者の耳に届く外界音（外来ノイズ）は、限りなく同等のものとなる。かかる場合、マイクで収集した外界音の逆位相の音データで、外来ノイズを効果的に消去することができる。
【００４４】
前記理由により、本実施形態の身体装着型指向性スピーカは、従来のノイズキャンセル機能を有する身体装着型スピーカに比べて、優れたノイズキャンセル効果を発揮するように構成されている。
<実施形態１のハードウェア構成>
【００４５】
図６は、上記機能的構成をハードウェアとして実現した際の構成の一例を表す図である。
【００４６】
以下に、図６のハードウェア図を用いて、本実施形態を実現する手段の一例を説明する。図に示すように、本実施形態の身体装着型指向性スピーカは、「外来ノイズ入力部」、「合成音データ生成部」、「音声出力部」などを構成する「ＣＰＵ」（０６０１）、「主記憶装置」（０６０２）、「プログラム記憶装置」（０６０３）、「マイク」（０６０４）、「Ａ／Ｄ変換器」（０６０５）、「Ｄ／Ａ変換器」（０６０６）、「アンプ」（０６０７）、「出力部」（０６０８）、「外部機器Ｉ／Ｆ」（０６０９）、「変調器」（０６１０）、「バス」（０６１１）、などを備えている。
【００４７】
ＣＰＵ（０６０１）は、外部機器Ｉ／Ｆ（０６０９）を介してオーディオ機器などと通信可能状態になると、主記憶装置に展開された再生音データ取得プログラムに従い、外部機器Ｉ／Ｆ（０６０９）を介して再生音データを取得し、主記憶装置（０６０２）のデータ領域に格納する。また、外来ノイズデータ取得プログラムに従い、マイク（０６０４）を介して外来ノイズ音を収集し、収集した外来ノイズ音をＡ／Ｄ変換器（０６０５）によりデジタルデータに変換すると、外来ノイズデータとして主記憶装置（０６０２）のデータ領域に格納する。
【００４８】
その後、合成音データ出力プログラムの逆位相データ生成命令に従い、外来ノイズデータの逆位相のデータを生成すると、逆位相データとして主記憶装置（０６０２）のデータ領域に格納する。次に、合成音データ出力プログラムの合成命令に従い、再生音データと逆位相データを合成すると、合成データとして主記憶装置（０６０２）のデータ領域に格納する。その後、合成音データ出力プログラムの変調命令に従い、変調器（０６１０）を制御して、搬送波（超音波）を合成データで振幅変調した変調波を生成する。そして、出力命令に従い、Ｄ／Ａ変換器（０６０６）によりアナログデータに変換し、アンプ（０６０７）を介して変調波を増幅する。その後、出力部（０６０８）を介して、前記アナログデータ（合成音データ）を超音波に変換して空気中に放射する。
<実施形態１の処理の流れ>
【００４９】
本実施形態の処理の流れの一例を図７のフローチャートに示す。
【００５０】
本実施形態の身体装着型指向性スピーカは、「電源ＯＮ」の状態になると（Ｓ０７０１）、オーディオ機器から再生音データの入力があるか確認する（Ｓ０７０２）。ステップＳ０７０２で、オーディオ機器から再生音データの入力がある場合には、その再生音データを取得し（Ｓ０７０３）、ステップＳ０７０４に進む。一方、オーディオ機器から再生音データの入力がない場合には、そのままステップＳ０７０４に進む。
【００５１】
ステップＳ０７０４では、ノイズキャンセリング機能が有効になっているか否かを確認する（Ｓ０７０４）。ノイズキャンセリング機能が有効になっている場合には、マイクなどを利用して外来ノイズデータを取得し（Ｓ０７０５）、取得した外来ノイズデータの逆位相のデータを生成する（Ｓ０７０６）。その後、ステップＳ０７０３において、オーディオ機器から再生音データを取得済みか確認する（Ｓ０７０７）。
【００５２】
確認の結果、ステップＳ０７０３において、オーディオ機器から再生音データを取得済みの場合には、ステップＳ０７０３で取得した再生音データと、ステップＳ０７０６で生成した逆位相データとを合成する（Ｓ０７０９）。そして、搬送波（超音波）を、ステップＳ０７０９で合成したデータで振幅変調すると、ステップＳ０７１０に進む。
【００５３】
一方、ステップＳ０７０３において、オーディオ機器から再生音データを取得していない場合には、搬送波（超音波）を、ステップＳ０７０６で生成した逆位相データで振幅変調し、ステップＳ０７１０に進む。
【００５４】
ステップＳ０７１０では、振幅変調した変調波をアナログデータに変換した後、アンプを用いて増幅する。その後、前記増幅したデータを超音波に変換して、指向性スピーカから出力（空気中に放射）する（Ｓ０７１４）。
【００５５】
その後、「電源ＯＦＦ」の状態になっていないか確認し（Ｓ０７１５）、「電源ＯＦＦ」になっている場合には、処理を終了する。一方、「電源ＯＦＦ」になっていない場合には、ステップＳ０７０２に戻り、同様の処理を繰り返す。
【００５６】
次に、ステップＳ０７０４における確認の結果、ノイズキャンセリング機能が有効になっていない場合には、ステップＳ０７０３において、オーディオ機器から再生音データを取得済みか確認する（Ｓ０７１２）。
【００５７】
確認の結果、ステップＳ０７０３において、オーディオ機器から再生音データを取得済の場合には、搬送波（超音波）を、ステップＳ０７０３で取得した再生音データで振幅変調すると、ステップＳ０７１０に進む。ステップＳ０７１０以下の処理については、前記と同様であるので、ここでの詳細な説明は省略する。
【００５８】
一方、ステップＳ０７０３において、オーディオ機器から再生音データを取得していない場合には、ステップＳ０７１５に進み、「電源ＯＦＦ」になっていないか確認する。以降の処理は、前記と同様であるので、ここでの詳細な説明は省略する。
<実施形態１の発明の効果>
【００５９】
本実施形態の身体装着型スピーカにより、利用者は、長時間装着して使用しても耳への不快感がなく、また、音漏れによる周囲への迷惑を気にする必要がなく、また、周囲の外来ノイズの影響で、スピーカから発せられた音を十分に聞きとれないという不都合が生じることなく、スピーカから発せられた音楽などを楽しむことが可能となる。
【００６０】
また、従来の外来ノイズをキャンセルする身体装着型スピーカに比べて、優れたノイズキャンセル効果を実現することが可能となる。
<実施形態２の概要>
【００６１】
本実施形態の身体装着型指向性スピーカは、実施形態１を基本とし、さらに、身体装着型指向性スピーカと装着者の耳との間の外部開放空間の大きさに応じて、外来ノイズをキャンセルするために出力する逆位相音声データの強度を調節する機能を有することを特徴とする。
<実施形態２の機能的構成>
【００６２】
本実施形態の身体装着型指向性スピーカの機能ブロックの一例を図８に示す。図８に示すように、本実施形態の「身体装着型指向性スピーカ」（０８００）は、「外来ノイズ入力部」（０８０１）と、「合成音データ生成部」（０８０２）と、「音声出力部」（０８０３）と、を有し、「合成音データ生成部」（０８０２）は「キャンセルノイズレベル調節手段」を有する。
【００６３】
以下、本実施形態の「合成音データ生成部」（０８０２）の「キャンセルノイズレベル調節手段」の機能的構成について説明する。なお、「外来ノイズ入力部」（０８０１）と、「音声出力部」（０８０３）の機能的構成については、実施形態１と同様であるので、ここでの詳細な説明は省略する。
【００６４】
「合成音データ生成部」（０８０２）の「キャンセルノイズレベル調節手段」は、外部開放空間の大きさに応じて、キャンセルすべき外来ノイズのノイズレベルを調節するよう構成されている。外部開放空間は、実施形態１で説明したものと同様の概念であり、図１の０１０３で示すような、装着者の耳と身体装着型指向性スピーカとの間に保たれる空間のことである。「外部開放空間の大きさ」は、装着者の耳（０１０２）と、身体装着型指向性スピーカの超音波を放射する部分（０１０１）との間の「距離」に応じて変化する概念であり、前記距離が遠くなると外部開放空間は大きくなり、前記距離が近くなると外部開放空間は小さくなる関係となる。
【００６５】
ここで、外部開放空間の大きさは、身体装着型指向性スピーカの装着の仕方により変わり得る。外部開放空間の大きさが変動すると、以下のような影響がある。
【００６６】
まず、外部開放空間の大きさが変動すると、外部開放空間を経由して装着者の耳に届く外来ノイズ（外界音）の音圧が変動する。具体的には、外部開放空間が大きいほど、外来ノイズ（外界音）の音圧は大きくなる。一方、外部開放空間が小さいほど、身体装着型指向性スピーカが遮るため、外来ノイズ（外界音）の音圧は小さくなる。
【００６７】
そこで、キャンセルノイズレベル調節手段は、外来ノイズを適切にキャンセルするために、外部開放空間の大きさに応じて変動する前記点を考慮して、キャンセルすべき外来ノイズのノイズレベルを調節する。すなわち、合成音データを生成するための外来ノイズの逆位相データの音圧レベル（音波の振幅）を適切に調節することとなる。具体的には、外来ノイズ入力部（０８０１）が取得した外来ノイズデータの振幅の大きさを基本にし、外部開放空間の大きさに応じて、振幅の大きさを適切に修正するように構成してもよい。なお、「適切に修正」は、任意の設計事項である。しかし、外部開放空間の大きさにより変動する前記事情を十分に考慮して設計するのが望ましい。すなわち、外部開放空間が大きいほど、外来ノイズの逆位相データの音圧レベル（音波の振幅）を大きくし、外部開放空間が小さいほど、外来ノイズの逆位相データの音圧レベル（音波の振幅）を小さくするよう設計するのが望ましい。
【００６８】
その他、外部開放空間の大きさが変動すると、身体装着型指向性スピーカから出力された合成音データの減衰の程度も変動する。すなわち、装着者の耳に届く外来ノイズの逆位相データの音圧が変動する。具体的には、外部開放空間が大きいほど、装着者の耳に届く外来ノイズの逆位相データの減衰は大きくなる。一方、外部開放空間が小さいほど、装着者の耳に届く外来ノイズの逆位相データの減衰は小さくなる。
【００６９】
そこで、キャンセルノイズレベル調節手段は、外来ノイズを適切にキャンセルするために、外部開放空間の大きさに応じて変動する前記点を考慮して、キャンセルすべき外来ノイズのノイズレベルを調節する。具体的調節手段は、前記と同様に、合成音データを生成するための外来ノイズの逆位相データの音圧レベル（音波の振幅）を適切に調節することで実現できる。すなわち、外部開放空間が大きいほど、外来ノイズの逆位相データの音圧レベル（音波の振幅）を大きくするよう修正し、外部開放空間が小さいほど、外来ノイズの逆位相データの音圧レベル（音波の振幅）を小さくするよう修正するのが望ましい。
【００７０】
キャンセルノイズレベル調節手段は、外部開放空間の大きさに応じて、外来ノイズの逆位相データの音圧レベル（音波の振幅）を修正するルール（任意の設計事項）を保持しておき、当該ルールに従い、外来ノイズの逆位相データの音圧レベル（音波の振幅）を適切に調節する。なお、外部開放空間の大きさを識別する手段については、以下の実施形態５で説明する「空間距離測定部」や、実施形態６で説明する「反射音検知部」、「演算出力部」から情報を取得するように構成することで実現することができる。
<実施形態２のハードウェア構成>
【００７１】
本実施形態の処理については、実施形態１に準じて実現することができる。よって、ここでの詳細な説明は省略する。
<実施形態２の処理の流れ>
【００７２】
本実施形態の処理の流れの一例を図９のフローチャートに示す。
【００７３】
本実施形態の身体装着型指向性スピーカは、「電源ＯＮ」の状態になると（Ｓ０９０１）、オーディオ機器から再生音データの入力があるか確認する（Ｓ０９０２）。ステップＳ０９０２で、オーディオ機器から再生音データの入力がある場合には、その再生音データを取得し（Ｓ０９０３）、ステップＳ０９０４に進む。一方、オーディオ機器から再生音データの入力がない場合には、そのままステップＳ０９０４に進む。
【００７４】
ステップＳ０９０４では、ノイズキャンセリング機能が有効になっているか否かを確認する（Ｓ０９０４）。ノイズキャンセリング機能が有効になっている場合には、マイクなどを利用して外来ノイズデータを取得し（Ｓ０９０５）、取得した外来ノイズデータの逆位相のデータを生成する（Ｓ０９０６）。その後、外部開放空間の大きさを識別する（Ｓ０９０７）。なお、外部開放空間の大きさの識別は、身体装着型指向性スピーカが利用者に装着された時点や、身体装着型指向性スピーカがオーディオ機器などと通信可能になった時点、身体装着型指向性スピーカが再生音データの受信を開始した時点、などのタイミングであらかじめ外部開放空間の大きさを測定・内部メモリに格納していた情報を取得することで識別してもよい。または、当該タイミング（ステップＳ０９０６で逆位相データを生成した後）で外部開放空間の大きさを測定して、取得してもよい。外部開放空間の大きさを測定する処理の流れは、以下の実施形態５、６で説明する。
【００７５】
ステップＳ０９０７で外部開放空間の大きさを識別すると、外部開放空間の大きさに応じて逆位相データの振幅の大きさを適切に修正する（Ｓ０９０８）。その後、ステップＳ０９０３において、オーディオ機器から再生音データを取得済みか確認する（Ｓ０９０９）。
【００７６】
確認の結果、ステップＳ０９０３において、オーディオ機器から再生音データを取得済みの場合には、ステップＳ０９０３で取得した再生音データと、ステップＳ０９０８で修正した逆位相データとを合成する（Ｓ０９１０）。そして、搬送波（超音波）を、ステップＳ０９１１で合成したデータで振幅変調すると、ステップＳ０９１２に進む。
【００７７】
一方、ステップＳ０９０３において、オーディオ機器から再生音データを取得していない場合には、搬送波（超音波）を、ステップＳ０９０８で修正した逆位相データで振幅変調し（ステップＳ０９１３）、ステップＳ０９１２に進む。
【００７８】
ステップＳ０９１２では、振幅変調した変調波をアナログデータに変換した後、アンプを用いて増幅する。その後、前記増幅したデータを超音波に変換して、指向性スピーカから出力（空気中に放射）する（Ｓ０９１６）。
【００７９】
その後、「電源ＯＦＦ」の状態になっていないか確認し（Ｓ０９１７）、「電源ＯＦＦ」になっている場合には、処理を終了する。一方、「電源ＯＦＦ」になっていない場合には、ステップＳ０９０２に戻り、同様の処理を繰り返す。
【００８０】
次に、ステップＳ０９０４における確認の結果、ノイズキャンセリング機能が有効になっていない場合には、ステップＳ０９０３において、オーディオ機器から再生音データを取得済みか確認する（Ｓ０９１４）。
【００８１】
確認の結果、ステップＳ０９０３において、オーディオ機器から再生音データを取得済みの場合には、搬送波（超音波）を、ステップＳ０９０３で取得した再生音データで振幅変調すると、ステップＳ０９１２に進む。ステップＳ０９１２以下の処理については、前記と同様であるので、ここでの詳細な説明は省略する。
【００８２】
一方、ステップＳ０９０３において、オーディオ機器から再生音データを取得していない場合には、ステップＳ０９１７に進み、「電源ＯＦＦ」になっていないか確認する。以降の処理は、前記と同様であるので、ここでの詳細な説明は省略する。
<実施形態２の発明の効果>
【００８３】
本実施形態の身体装着型スピーカにより、装着者の装着の仕方などに応じて外部開放空間の大きさが変動しても、その大きさに応じて外来ノイズをキャンセルするための逆位相データの大きさを修正し、外来ノイズを適切にキャンセルすることが可能となる。
<実施形態３の概要>
【００８４】
本実施形態の身体装着型指向性スピーカは、実施形態１または２を基本とし、さらに、身体装着型指向性スピーカと装着者の耳との間の外部開放空間の大きさに応じて、出力する音声データの指向性を調節する機能を有することを特徴とする。
<実施形態３の機能的構成>
【００８５】
本実施形態の身体装着型指向性スピーカの機能ブロックの一例を図１０に示す。図１０に示すように、本実施形態の「身体装着型指向性スピーカ」（１０００）は、「外来ノイズ入力部」（１００１）と、「合成音データ生成部」（１００２）と、「音声出力部」（１００３）と、を有し、「合成音データ生成部」（１００２）は「指向性調節手段」を有する。
【００８６】
以下、本実施形態の「合成音データ生成部」（１００２）の「指向性調節手段」の機能的構成について説明する。なお、「外来ノイズ入力部」（１００１）と、「音声出力部」（１００３）の機能的構成については、実施形態１と同様であるので、ここでの詳細な説明は省略する。
【００８７】
「合成音データ生成部」（１００２）の「指向性調節手段」は、外部開放空間の大きさに応じて、音声出力部から出力される音声の外漏れ（音漏れ）を調整するために指向性を調節するよう構成されている。「音声の外漏れ（音漏れ）」とは、音声出力部（１００３）から出力された音声が、身体装着型指向性スピーカの装着者の耳に到達せず、他の空間に進んでしまうことである。音声の外漏れ（音漏れ）が生じると、周囲の人間に当該スピーカから発せられた音が聞こえてしまい、不快な思いをさせてしまう恐れがある。また、外来ノイズの逆位相データが十分に装着者の耳に到達しないことから、十分なノイズキャンセル効果が得られなくなる可能性がある。
【００８８】
ここで、音声出力部（１００３）から出力する変調された音声（超音波）は、約２０度の角度で広がり、ビーム状の音場を形成する。すなわち、身体装着型指向性スピーカと装着者の耳との間の外部開放空間が大きいほど、ビーム状の音場は広がっていき、音漏れが生じやすくなる。そこで、指向性調節手段は、外部開放空間の大きさに応じて、音声出力部から出力される音声の外漏れ（音漏れ）を少なくするように調節するよう構成されている。
【００８９】
指向性を調節する手段としては、例えば、出力する変調された音声（超音波）の搬送波の周波数を調節することで実現してもよい。搬送波の周波数が高いほど指向性が高いことが知られている。すなわち、外部開放空間が大きいほど、周波数を高くして指向性を高めるのが望ましい。なお、前記外部開放空間の大きさに応じて修正する周波数の具体的数値は任意の設計事項である。
【００９０】
その他の指向性を調節する手段としては、例えば、規則正しく配列した振動子を備えるように音声出力部（１００３）を構成し、各列の振動子に対して入力する合成音データの位相を変化させることで、放射される変調された音声（超音波）の指向性を調節することで実現してもよい。当該技術については、「特開２００４−３４９８１７」に開示されている。
【００９１】
指向性調節手段は、外部開放空間の大きさに応じて、合成音データの搬送波の周波数や位相などを修正するルール（任意の設計事項）を保持しておき、当該ルールに従い、合成音データの指向性を適切に調節する。なお、外部開放空間の大きさを識別する手段については、以下の実施形態５で説明する「空間距離測定部」や、実施形態６で説明する「反射音検知部」、「演算出力部」から情報を取得するように構成することで実現することができる。
<実施形態３のハードウェア構成>
【００９２】
本実施形態の処理については、実施形態１に準じて実現することができる。よって、ここでの詳細な説明は省略する。
<実施形態３の処理の流れ>
【００９３】
本実施形態の処理の流れについては、実施形態２（図９）に準じて実現することができる。具体的には、図９のステップＳ０９１１、Ｓ０９１３、Ｓ０９１５、のそれぞれの処理の前に、外部開放空間の大きさを識別し、識別した外部開放空間の大きさに応じて、搬送波の周波数を調節するステップを設ける。そして、ステップＳ０９１１、Ｓ０９１３、Ｓ０９１５、のそれぞれの処理においては、「周波数を調節した搬送波（超音波）」を、それぞれのデータで振幅変調するようにすることで実現できる。
<実施形態３の発明の効果>
【００９４】
本実施形態の身体装着型スピーカにより、装着者の装着の仕方などに応じて外部開放空間の大きさが変動しても、その大きさに応じて、合成音データの周波数などを修正し、音声の外漏れを適切に防止することが可能となる。
<実施形態４の概要>
【００９５】
本実施形態の身体装着型指向性スピーカは、実施形態１または２または３を基本とし、さらに、身体装着型指向性スピーカと装着者の耳との間の外部開放空間の大きさに応じて、出力した変調された音声（超音波）が空気の非線形性により自己復調するまでの距離（復調距離）を調節する機能を有することを特徴とする。
<実施形態４の機能的構成>
【００９６】
本実施形態の身体装着型指向性スピーカの機能ブロックの一例を図１１に示す。図１１に示すように、本実施形態の「身体装着型指向性スピーカ」（１１００）は、「外来ノイズ入力部」（１１０１）と、「合成音データ生成部」（１１０２）と、「音声出力部」（１１０３）と、を有し、「合成音データ生成部」（１１０２）は「復調距離調節手段」を有する。
【００９７】
以下、本実施形態の「合成音データ生成部」（１１０２）の「復調距離調節手段」の機能的構成について説明する。なお、「外来ノイズ入力部」（１１０１）と、「音声出力部」（１１０３）の機能的構成については、実施形態１と同様であるので、ここでの詳細な説明は省略する。
【００９８】
「合成音データ生成部」（１１０２）の「復調距離調節手段」は、外部開放空間の大きさに応じて、音声出力部から出力された音声の復調距離が所定となるように合成音データを調節するよう構成されている。
【００９９】
ここで、音声出力部（１１０３）から、ある程度の音圧以上で空気中に放出された超音波は、空気の非線形性により歪みを生じ、元の再生音データ（可聴音）に復調される。前記現象が生じることにより、身体装着型指向性スピーカの装着者は、音声出力部（１１０３）から超音波として出力された音声データを聴くことができるようになる。当然に、前記現象が生じず、超音波が復調されないまま装着者の耳（鼓膜）に到達した場合には、装着者は音として感じることはできない。すなわち、音声出力部（１１０３）から出力された超音波が元の再生音データ（可聴音）に復調されるまでに要する距離（以下、「復調距離」という。）は、装着者の耳と身体装着型指向性スピーカの超音波を放射する部分との間の距離以下である必要がある。
【０１００】
一方、復調された再生音データ（可聴音）は、超音波に比べて周波数が低いので、当然に指向性は低くなる。すなわち、復調距離が短すぎると、音漏れが生じやすくなってしまう。
【０１０１】
すなわち、音声出力部（１１０３）から出力する変調された音声（超音波）の復調距離は、限りなく、装着者の耳と身体装着型指向性スピーカの超音波を放射する部分との間の距離に近いのが望ましい。そこで、復調距離調節手段は、外部開放空間の大きさに応じて、音声出力部から出力された音声の復調距離が、装着者の耳と身体装着型指向性スピーカの超音波を放射する部分との間の距離に近づくよう調節する。
【０１０２】
復調距離を調節する手段としては、例えば、出力する変調された音声（超音波）の搬送波の周波数を調節することで実現してもよい。搬送波の周波数が高いほど復調距離は短くなり、搬送波の周波数が低いほど復調距離は長くなると考えられる。すなわち、外部開放空間が大きいほど、搬送波の周波数を低くして復調距離を長くし、外部開放空間が小さいほど、搬送波の周波数を高くして復調距離を短くするのが望ましい。なお、前記外部開放空間の大きさに応じて修正する搬送波の周波数の具体的数値は任意の設計事項である。
【０１０３】
復調距離調節手段は、外部開放空間の大きさに応じて、合成音データの搬送波の周波数を修正するルール（任意の設計事項）を保持しておき、当該ルールに従い、合成音データを超音波として空気中に放出した際の復調距離を適切に調節する。なお、外部開放空間の大きさを識別する手段については、以下の実施形態５で説明する「空間距離測定部」や、実施形態６で説明する「反射音検知部」、「演算出力部」から情報を取得するように構成することで実現することができる。
<実施形態４のハードウェア構成>
【０１０４】
本実施形態の処理については、実施形態１に準じて実現することができる。よって、ここでの詳細な説明は省略する。
<実施形態４の処理の流れ>
【０１０５】
本実施形態の処理の流れについては、実施形態２に準じて実現することができる。具体的には、図９のステップＳ０９１１、Ｓ０９１３、Ｓ０９１５、のそれぞれの処理の前に、外部開放空間の大きさを識別し、識別した外部開放空間の大きさに応じて、搬送波の周波数を調節するステップを設ける。そして、ステップＳ０９１１、Ｓ０９１３、Ｓ０９１５、のそれぞれの処理においては、「周波数を調節した搬送波（超音波）」を、それぞれのデータで振幅変調するようにすることで実現できる。
<実施形態４の発明の効果>
【０１０６】
本実施形態の身体装着型スピーカにより、装着者の装着の仕方などに応じて外部開放空間の大きさが変動しても、その大きさに応じて、合成音データの周波数などを修正し、超音波（音声）の復調距離を適切に調節することで、早く復調されてしまうことにより生じうる音漏れや、ノイズキャンセリング効果の低減を防止することが可能となる。
<実施形態５の概要>
【０１０７】
本実施形態の身体装着型指向性スピーカは、実施形態１から４のいずれかを基本とし、さらに、前記外部開放空間の大きさに応じた様々な調節をするために、距離センサを用いて、外部開放空間の大きさを測定する機能を有することを特徴とする。
<実施形態５の機能的構成>
【０１０８】
本実施形態の身体装着型指向性スピーカの機能ブロックの一例を図１２に示す。図１２に示すように、本実施形態の「身体装着型指向性スピーカ」（１２００）は、「外来ノイズ入力部」（１２０１）と、「合成音データ生成部」（１２０２）と、「音声出力部」（１２０３）と、「空間距離測定部」（１２０４）を有し、「合成音データ生成部」（１２０２）は、「キャンセルノイズレベル調節手段」、「指向性調節手段」、「復調距離調節手段」のいずれか一以上を有する。
【０１０９】
以下、本実施形態の「空間距離測定部」（１２０４）の機能的構成について説明する。なお、「外来ノイズ入力部」（１２０１）と、「合成音データ生成部」（１２０２）と、「音声出力部」（１２０３）の機能的構成については、実施形態１、２、３、４と同様であるので、ここでの詳細な説明は省略する。
【０１１０】
「空間距離測定部」（１２０４）は、装着者の耳との間の外部開放空間の大きさを測定し、測定した外部開放空間の大きさを調節手段に出力するよう構成されている。外部開放空間の大きさを測定する手段としては、例えば、距離センサを利用して実現することができる。
【０１１１】
「距離センサ」は、「測定対象の物体に向けて光源から発した光が、物体に跳ね返って戻ってくるまでの時間から距離を算出するもの」や、「光を波として捉え、光源から発した光と物体に跳ね返ってくる光の位相差から距離を算出するもの」などがある。本実施形態においては、いずれの方式も利用することができる。また、光源から発する光も特段制限されず、可視光を利用してもよいし、赤外光を利用してもよい。
【０１１２】
なお、距離センサの取付け方法としては、身体装着型指向性スピーカ装着時に、光源から発せられる光が、装着者の耳もしくは耳周辺に当たるように取付ける必要がある。取り付け位置としては、可能な限り、身体装着型指向性スピーカの合成音データ（超音波）を放射する部分の近くであるのが望ましい。なぜなら、距離センサを用いて測定した距離は、調節手段に「外部開放空間の大きさ」を示す情報として渡され、キャンセルすべき外来ノイズのノイズレベルを調節したり、放射する合成音データの指向性を調節したり、放射する合成音データの復調距離を調節したりするのに利用されるからである。ここでの「調節手段」とは、実施形態２、３、４で説明した「キャンセルノイズレベル調節手段」、「指向性調節手段」、「復調距離調節手段」が該当する（当該前提は、以下の実施形態６においても同様である。）。
【０１１３】
ここで、空間距離測定部（１２０４）が、外部開放空間の大きさを測定し、調節手段に出力するタイミングとしては、例えば、装着者からの指示信号の入力を受付けるごとに測定して、調節手段に出力してもよいし、または、オーディオ機器などと通信可能な状態になったタイミングで測定して調節手段に出力してもよいし、オーディオ機器などから再生音データの受信を開始したタイミングで測定して、調節手段に出力してもよい。また、オーディオ機器などから再生音データを受信している間は、定期的（例：１０秒毎、１分毎、５分毎、１５分毎、３０分毎、など）に測定して調節手段に出力してもよい。かかる場合、調節手段は、空間距離測定部（１２０４）から取得した情報（外部開放空間の大きさ）の中で、最新の情報を利用して調節を行う。
<実施形態５のハードウェア構成>
【０１１４】
図１３は、上記機能的構成をハードウェアとして実現した際の構成の一例を表す図である。
【０１１５】
以下に、図１３のハードウェア図を用いて、本実施形態を実現する手段の一例を説明する。図に示すように、本実施形態の身体装着型指向性スピーカは、「外来ノイズ入力部」、「合成音データ生成部」、「音声出力部」、「空間距離測定部」などを構成する「ＣＰＵ」（１３０１）、「主記憶装置」（１３０２）、「プログラム記憶装置」（１３０３）、「マイク」（１３０４）、「Ａ／Ｄ変換器」（１３０５）、「Ｄ／Ａ変換器」（１３０６）、「アンプ」（１３０７）、「出力部」（１３０８）、「外部機器Ｉ／Ｆ」（１３０９）、「変調器」（１３１０）、「バス」（１３１１）、「距離センサ」（１３１２）などを備えている。
【０１１６】
ＣＰＵ（１３０１）は、外部機器Ｉ／Ｆ（１３０９）を介してオーディオ機器などと通信可能状態になると、主記憶装置に展開された再生音データ取得プログラムに従い、外部機器Ｉ／Ｆ（１３０９）を介して再生音データを取得し、主記憶装置（１３０２）のデータ領域に格納する。また、ＣＰＵ（１３０１）は、外部機器Ｉ／Ｆ（１３０９）を介して再生音データを取得し始めると、それをトリガに、外部開放空間測定プログラムに従い、距離センサ（１３１２）を制御して、外部開放空間の大きさを測定し、測定結果を、「外部開放空間の大きさ」として、主記憶装置（１３０２）のデータ領域に格納する。
【０１１７】
さらに、ＣＰＵ（１３０１）は、外部機器Ｉ／Ｆ（１３０９）を介して再生音データを取得し始めると、それをトリガに、外来ノイズデータ取得プログラムに従い、マイク（１３０４）を介して外来ノイズ音を収集し、収集した外来ノイズ音をＡ／Ｄ変換器（１３０５）によりデジタルデータに変換すると、外来ノイズデータとして主記憶装置（１３０２）のデータ領域に格納する。
【０１１８】
その後、合成音データ出力プログラムの逆位相データ生成命令に従い、外来ノイズデータの逆位相のデータを生成すると、逆位相データとして主記憶装置（１３０２）のデータ領域に格納する。次に、合成音データ出力プログラムの調節命令に従い、あらかじめ保持している調節ルールと、外部開放空間測定プログラムに従い測定した外部開放空間の大きさとに基づいて、逆位相データを調節し、逆位相調節データとして主記憶装置（１３０２）のデータ領域に格納する。
【０１１９】
その後、合成音データ出力プログラムの合成命令に従い、再生音データと逆位相データを合成すると、合成データとして主記憶装置（１３０２）のデータ領域に格納する。そして、合成音データ出力プログラムの変調命令に従い、変調器（１３１０）を制御して、搬送波（超音波）を合成データで振幅変調した変調波を生成する。そして、出力命令に従い、Ｄ／Ａ変換器（１３０６）によりアナログデータに変換し、アンプ（１３０７）を介して変調波を増幅する。その後、出力部（１３０８）を介して、前記アナログデータ（合成音データ）を超音波に変換して空気中に放射する。
<実施形態５の処理の流れ>
【０１２０】
本実施形態の処理の流れの一例を図１４のフローチャートに示す。
【０１２１】
本実施形態の身体装着型指向性スピーカは、「電源ＯＮ」の状態になると（Ｓ１４０１）、オーディオ機器から再生音データの入力があるか確認する（Ｓ１４０２）。ステップＳ１４０２で、オーディオ機器から再生音データの入力がある場合には、その再生音データを取得し（Ｓ１４０３）、ステップＳ１４０４に進む。一方、オーディオ機器から再生音データの入力がない場合には、そのままステップＳ１４０４に進む。
【０１２２】
ステップＳ１４０４では、ノイズキャンセリング機能が有効になっているか否かを確認する（Ｓ１４０４）。ノイズキャンセリング機能が有効になっている場合には、マイクなどを利用して外来ノイズデータを取得し（Ｓ１４０５）、取得した外来ノイズデータの逆位相のデータを生成する（Ｓ１４０６）。
【０１２３】
その後、外部開放空間の大きさを示すデータを保持しているか確認する（Ｓ１４０７）。当然に、電源をＯＮにして直ぐの状態においては、外部開放空間の大きさを示すデータを保持していないので、ステップＳ１４０８に進み、距離センサを利用して外部開放空間の大きさを測定し、結果を保持する（Ｓ１４０８）。そして、ステップＳ１４１０に進む。
【０１２４】
一方、ステップＳ１４０７での確認の結果、外部開放空間の大きさを示すデータを保持していた場合には、そのデータを測定・保持したタイミングより所定時間経過していないか確認する（Ｓ１４０９）。確認の結果、所定時間経過している場合には、ステップＳ１４０８に進み、距離センサを利用して新たに外部開放空間の大きさを測定し、保持している測定結果を新しい測定結果に更新する（Ｓ１４０８）。そして、ステップＳ１４１０に進む。一方、所定時間経過していない場合には、そのままステップＳ１４１０に進む。
【０１２５】
ステップＳ１４１０では、保持している外部開放空間の大きさを示すデータを利用して、外部開放空間の大きさを識別する。そして、識別した外部開放空間の大きさに応じて逆位相データの振幅の大きさを適切に修正する（Ｓ１４１１）。その後、ステップＳ１４０３において、オーディオ機器から再生音データを取得済みか確認する（Ｓ０１４１２）。
【０１２６】
確認の結果、ステップＳ１４０３において、オーディオ機器から再生音データを取得済みの場合には、ステップＳ１４０３で取得した再生音データと、ステップＳ１４１１で修正した逆位相データとを合成する（Ｓ１４１３）。そして、搬送波（超音波）を、ステップＳ１４１３で合成したデータで振幅変調すると、ステップＳ１４１６に進む。
【０１２７】
一方、ステップＳ１４０３において、オーディオ機器から再生音データを取得していない場合には、搬送波（超音波）を、ステップＳ１４１１で修正した逆位相データで振幅変調し（ステップＳ１４１５）、ステップＳ１４１６に進む。
【０１２８】
ステップＳ１４１６では、振幅変調した変調波をアナログデータに変換した後、アンプを用いて増幅する。その後、前記増幅したデータを超音波に変換して、指向性スピーカから出力（空気中に放射）する（Ｓ１４１７）。
【０１２９】
その後、「電源ＯＦＦ」の状態になっていないか確認し（Ｓ１４２０）、「電源ＯＦＦ」になっている場合には、処理を終了する。一方、「電源ＯＦＦ」になっていない場合には、ステップＳ１４０２に戻り、同様の処理を繰り返す。
【０１３０】
次に、ステップＳ１４０４における確認の結果、ノイズキャンセリング機能が有効になっていない場合には、ステップＳ１４０３において、オーディオ機器から再生音データを取得済みか確認する（Ｓ１４１８）。
【０１３１】
確認の結果、ステップＳ１４０３において、オーディオ機器から再生音データを取得済みの場合には、搬送波（超音波）を、ステップＳ１４０３で取得した再生音データで振幅変調すると、ステップＳ１４１６に進む。ステップＳ１４１６以下の処理については、前記と同様であるので、ここでの詳細な説明は省略する。
【０１３２】
一方、ステップＳ１４０３において、オーディオ機器から再生音データを取得していない場合には、ステップＳ１４２０に進み、「電源ＯＦＦ」になっていないか確認する。以降の処理は、前記と同様であるので、ここでの詳細な説明は省略する。
<実施形態５の発明の効果>
【０１３３】
本実施形態の身体装着型スピーカにより、装着者の装着の仕方などに応じて外部開放空間の大きさが変動しても、適切に外部開放空間の大きさを測定することが可能となる。
【０１３４】
その結果、外部開放空間の大きさに応じて調節するべき事項を適切に調節することができる。
<実施形態６の概要>
【０１３５】
本実施形態の身体装着型指向性スピーカは、実施形態１から４のいずれかを基本とし、さらに、前記外部開放空間の大きさに応じた様々な調節をするために、光源を利用した距離センサを用いずに、外部開放空間の大きさを測定する機能を有することを特徴とする。
<実施形態６の機能的構成>
【０１３６】
本実施形態の身体装着型指向性スピーカの機能ブロックの一例を図１５に示す。図１５に示すように、本実施形態の「身体装着型指向性スピーカ」（１５００）は、「外来ノイズ入力部」（１５０１）と、「合成音データ生成部」（１５０２）と、「音声出力部」（１５０３）と、「反射音検知部」（１５０５）と、「演算出力部」（１５０６）を有し、「合成音データ生成部」（１５０２）は、「キャンセルノイズレベル調節手段」、「指向性調節手段」、「復調距離調節手段」のいずれか一以上を有する。
【０１３７】
以下、本実施形態の「反射音検知部」（１５０５）と、「演算出力部」（１５０６）の機能的構成について説明する。なお、「外来ノイズ入力部」（１５０１）と、「合成音データ生成部」（１５０２）と、「音声出力部」（１５０３）の機能的構成については、実施形態１、２、３、４と同様であるので、ここでの詳細な説明は省略する。
【０１３８】
「反射音検知部」（１５０５）は、音声出力部から出力された音声の反射音を検知するよう構成されている。すなわち、反射音検知部（１５０５）は、音声出力部（１５０３）から出力された音声が、装着者の耳および耳周辺にぶつかり跳ね返ってきた反射音を収集する。反射音検知部（１５０５）の機能は、マイクを利用することで実現できる。なお、図１６に示すように、マイク（１６０２）を身体装着型指向性スピーカ（１６０１）に設置する位置としては、反射音を収集可能で、かつ、可能な限り、身体装着型指向性スピーカの合成音データ（超音波）を放射する部分（１６０３）の近くであるのが望ましい。このように構成することで、身体装着型指向性スピーカの合成音データ（超音波）を放射する部分（１６０３）と装着者の耳との距離を適切に算出し、キャンセルすべき外来ノイズのノイズレベルなどを適切に調節することが可能となる。
【０１３９】
なお、身体装着型指向性スピーカの合成音データ（超音波）を放射する部分（１６０３）からは、ビーム状に超音波が出力される。よって、図１６のような位置にマイク（１６０２）を設置しても、マイク（１６０２）が、身体装着型指向性スピーカから出力された合成音データを直接収集することはない。
【０１４０】
「演算出力部」（１５０６）は、反射音検知部で検知された反射音データに基づいて、外部開放空間の大きさを演算し、調節手段に出力するよう構成されている。具体的には、演算出力部（１５０６）は、音声出力部（１５０３）から出力された音声が物体（装着者の耳および耳周辺）にあたり、跳ね返って戻ってくるまでの時間（以下、「跳ね返り時間」という。）から距離を算出する。すなわち、演算出力部（１５０６）は、音声出力部（１５０３）から出力された音声の音声データを保持しておく。そして、反射音検知部（１５０５）で検知された反射音データと前記音声データとを比較処理することで、跳ね返り時間を算出する。その後、予め保持している、外部開放空間の大きさ（距離）を算出するための式に基づき、外部開放空間の大きさ（距離）を算出する。
【０１４１】
ここで、前記算出式は、気圧、気温、などの変動に起因する「音速の変動」などをも考慮した式とすることも可能である。かかる場合、身体装着型指向性スピーカには、温度計、気圧計などを備えておいてもよい。そして、演算出力部（１５０６）は、温度計や気圧計を用いた測定結果を取得し、それらも利用して外部開放空間の大きさ（距離）を算出するように構成してもよい。
【０１４２】
なお、前記「反射音検知部」（１５０５）と「演算出力部」（１５０６）の機能により、外部開放空間の大きさを「調節手段」に出力するタイミングとしては、実施形態５で説明した「空間距離測定部」が外部開放空間の大きさを測定して調節手段に出力するタイミングと同様にすることができる。また、「反射音検知部」（１５０５）は、常時、反射音を検知するようにし、「演算出力部」（１５０６）は、実施形態５で説明した「空間距離測定部」が外部開放空間の大きさを測定して「調節手段」に出力するタイミングと同様のタイミングで外部開放空間の大きさを算出して調節手段に出力するようにしてもよい。
<実施形態６のハードウェア構成>
【０１４３】
本実施形態の処理については、実施形態５に準じて実現することができる。よって、ここでの詳細な説明は省略する。
<実施形態６の処理の流れ>
【０１４４】
本実施形態の処理の流れについては、実施形態５に準じて実現することができる。よって、ここでの詳細の説明は省略する。
<実施形態６の発明の効果>
【０１４５】
本実施形態の身体装着型スピーカにより、距離センサなどの機器を備えていなくても、外部開放空間の大きさを測定することが可能となる。
【０１４６】
その結果、外部開放空間の大きさに応じて調節するべき事項を適切に調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４７】
【図１】装着時の身体装着型指向性スピーカと装着者の関係を説明する概念図
【図２】実施形態１の機能ブロック図
【図３】本発明の身体装着型指向性スピーカの一例
【図４】合成音データ生成部の処理を説明する概念図
【図５】従来品と本発明のノイズキャンセリング効果の違いを説明する概念図
【図６】実施形態１のハードウェア構成の一例を示した概念図
【図７】実施形態１の処理の流れを示すフローチャート図
【図８】実施形態２の機能ブロック図
【図９】実施形態２の処理の流れを示すフローチャート図
【図１０】実施形態３の機能ブロック図
【図１１】実施形態４の機能ブロック図
【図１２】実施形態５の機能ブロック図
【図１３】実施形態５のハードウェア構成の一例を示した概念図
【図１４】実施形態５の処理の流れを示すフローチャート図
【図１５】実施形態６の機能ブロック図
【図１６】実施形態６の身体装着型指向性スピーカを説明する概念図
【符号の説明】
【０１４８】
０２００        身体装着型指向性スピーカ
０２０１        外来ノイズ入力部
０２０２        合成音データ生成部
０２０３        音声出力部
【図１】
2010050532.tif 000003
【図２】
2010050532.tif 000004
【図３】
2010050532.tif 000005
【図４】
2010050532.tif 000006
【図５】
2010050532.tif 000007
【図６】
2010050532.tif 000008
【図７】
2010050532.tif 000009
【図８】
2010050532.tif 000010
【図９】
2010050532.tif 000011
【図１０】
2010050532.tif 000012
【図１１】
2010050532.tif 000013
【図１２】
2010050532.tif 000014
【図１３】
2010050532.tif 000015
【図１４】
2010050532.tif 000016
【図１５】
2010050532.tif 000017
【図１６】
2010050532.tif 000018